Дробящие взрывчатые вещества очень подходят для подводных взрывных работ по скальным породам. Во многих случаях их применение делает ненужным бурение шпуров, что является преимуществом очевидно большой важности. Когда необходимо разрушить отдельные или выступающие массы скалы, достаточно поместить заряды на них. Конечно, при таком применении требуется большее количество взрывчатого вещества; но, хотя этот метод расточителен в отношении взрывчатки, он очень экономичен в отношении труда и времени. Даже когда необходимо удалить крупные не отделенные массы скалы, этот же метод часто может быть успешно применен. Предположим, например, ровную поверхность скалы. Несколько мощных зарядов, разумно распределенных по этой поверхности, выбьют воронки значительного радиуса и более или менее разрушат скалу в их непосредственной близости. Несколько других взрывов, произведенных затем между этими разрушенными точками, раздробят промежуточные твердые части. Иногда порода будет дезинтегрирована на значительную глубину и настолько разрушена в целом, что ее можно будет удалить дноуглубительными работами. Действуя таким образом, всю скалу часто можно удалить без какой-либо работы по бурению.
Но когда порода слишком твердая, чтобы ее можно было удалить таким способом, приходится прибегать к бурению, хотя даже когда бурение необходимо, иногда может оказаться очень эффективным «свободный» заряд.
Бурение под водой.
— Ударные буры, один из которых, Дарлингтон, был описан в предыдущей главе, могут эффективно использоваться под водой. В качестве рабочей жидкости используется сжатый воздух. Треножная опора, ножки которой утяжелены для придания устойчивости, обычно является наиболее подходящей опорой. Эти буры требуют непосредственного внимания водолаза. Иногда бурение осуществляется вручную с палубы судна или с плота, предназначенного для этой цели. Следующее описание даст общее представление об операциях, связанных с подводным бурением:—
Рабочее судно, пришвартованное над скалой с помощью швартовных тросов, прикрепленных к буям, расположенным примерно в 50 ярдах от каждой четверти судна, водолаз спускается и выбирает наиболее подходящее положение для взрыва; затем он сигнализирует определенным количеством рывков своего сигнального троса, чтобы ему спустили бур и опору. После того, как это быстро выполняется с помощью парового деррик-крана, он направляет опору бура на место и окончательно фиксирует ее в нужном положении с помощью регулируемых ножек. После этого он подает сигнал о подаче воздуха для начала бурения.
Было обнаружено, что бур может работать как в быстром течении, так и в стоячей воде. Это позволяет проводить операции бурения и взрывания, при правильном разделении времени и труда, в условиях чрезвычайно быстрого приливного течения, так что основная работа водолаза по закладке зарядов для взрывания и строповке камней может выполняться в периоды стоячей воды, в то время как бурение может с успехом продолжаться в период быстрого течения. В быстром течении остановка бура для «вычерпывания» шпура становится ненужной, так как движение бура поднимает шлам к устью шпура, откуда он высасывается и уносится течением темным потоком, подобно дыму из трубы локомотива. В медленном течении или во время стоячей воды иногда вводится шланг воздушного насоса, и воздух нагнетается в шпур для создания потока воды, благодаря чему шпур очищается более тщательно, чем при самом тщательном «вычерпывании».
Как только шпур пробурен на требуемую глубину, бур останавливается; водолаз затем прикрепляет цепь деррик-крана, которая спускается к нему для этой цели, к опоре бура и подает сигнал к подъему, после чего машина быстро поднимается на палубу.
Осмотрев шпур и удалив остатки шлама со дна, водолаз поднимается на поверхность и, взяв в руку заряд, заключенный в водонепроницаемый патрон и снабженный электрическим детонатором, к которому присоединен провод достаточной длины, возвращается с ним и вставляет его в шпур, осторожно досылая его до дна с помощью стержня. Забойка, если она используется, затем вставляется поверх патрона, и водолаз поднимается.
Рабочее судно, быстро оттянутое швартовными тросами на безопасное расстояние с помощью кабестанов, работающих, где это возможно, от парового двигателя, провода присоединяются к машине, и по сигналу «все готово» заряд подрывается.
Затем рабочее судно подтягивается обратно на свою позицию, и как только вода достаточно очищается от темной мутной массы, поднятой взрывом, чтобы водолаз мог в ней видеть, он спускается и осматривает результат.
Если взрыв был эффективным, он подает сигнал о спуске к нему цепей для камней; после чего он приступает к строповке крупных кусков разрушенной скалы, один за другим, по мере того как их поднимают и укладывают на палубу. Все куски, достаточно крупные для строповки, будучи таким образом удалены, он подает сигнал о бадье и лопате, и после их спуска приступает к погрузке лопатой мелких обломков в бадью, чтобы их подняли и сложили на палубе, пока поверхность скалы не будет достаточно расчищена для установки бура для нового взрыва.
Подводные скалы.
— Следующий краткий отчет об удалении скал «Тауэр» и «Корвин» из пролива у входа в Бостонскую гавань, США, написанный Дж. Г. Фостером, является поучительным как иллюстрация метода проведения подводных взрывных работ и как доказательство непригодности медленно горящих взрывчатых веществ для работ такого характера:—
«Тауэр Рок», будучи меньшей из двух, была выбрана для удаления первой. Поскольку ее горизонтальные размеры составляли всего 50 на 26 футов, было рассчитано, что один крупный центральный заряд, окруженный пятью или шестью другими, все в больших и глубоких шпурах, сможет расколоть скалу на куски.
Рабочее судно, шлюп «Гамильтон» водоизмещением 70 тонн, было пришвартовано над этой скалой 30 июля 1867 года, и новая подводная буровая машина, спроектированная для этой работы подрядчиком мистером Таунсендом, была установлена на позицию и испытана.
При первом испытании было обнаружено несколько недостатков, которые препятствовали ее эффективной работе. Пока они устранялись, было проведено испытание поверхностных зарядов, размещенных в скале и вокруг нее в положениях, наиболее благоприятных для их действия. Они оказались совершенно безрезультатными. В гладкой поверхности скалы ими не было сделано никаких швов или разломов.
Как только подводная буровая машина была усовершенствована, она была введена в эксплуатацию и успешно работала. Центральный и окружающие шпуры были пробурены на глубину от 2 до 8 футов, каждый шпур имел диаметр 3 1/2 дюйма. Они были хорошо заряжены черным порохом и забиты песком. В некоторых шпурах заряды не произвели видимого эффекта, забойка была выброшена, как заряд из пушки. В других образовалась воронка, но с радиусом лишь около половины линии наименьшего сопротивления. Шпуры, которые остались целыми, были затем углублены, и пробурены новые; они были заряжены спортивным порохом Дюпона. Результат был намного лучше, но не тот, который требовался. Давление воды на глубине от 23 до 33 футов, по-видимому, значительно уменьшало обычный взрывной эффект пороха на скалу, наблюдаемый при взрывах на открытом воздухе.
Затем было проведено испытание запатентованного безопасного взрывного пороха, изготовленного компанией «Ориентал» из Бостона, причем пропорции ингредиентов были изменены для увеличения его силы для этого специального использования. Это произвело желаемый эффект. Скала была расколота на куски; и путем бурения дополнительных шпуров и продолжения использования крупных зарядов пороха скала была окончательно доведена до требуемой глубины.
Чтобы сгладить верхнюю поверхность и сбить острые выступающие точки, использовались крупные поверхностные заряды спортивного пороха. Они достигли результата в ограниченной степени, но не полностью. Затем в трещину около центра скалы был помещен крупный 15-дюймовый снаряд и взорван. Его взрыв полностью очистил скалу, сбив и выровняв выступающие точки.
Работа на этой скале заняла восемь недель. За это время 80 тонн камня было взорвано, поднято и вывезено на берег, достигнув требуемой глубины 23 фута при среднем уровне отлива. Около 70 тонн мелких обломков было оставлено на дне вокруг скалы, куда они были отброшены взрывами и где они не могли причинить вреда.
Стоимость одной тонны количества, поднятого и вывезенного на берег, составила 64,93 доллара, без учета количества, выброшенного в виде мелких обломков на глубокую воду.
После того как «Тауэр Рок» была полностью удалена на требуемую глубину, швартовы рабочего судна были немедленно перенесены на «Корвин Рок», и 1 октября 1867 года на ней начались работы. Эта скала оказалась гораздо более трудной для взрывания из-за своей чрезвычайно извилистой слоистости, большой твердости и наличия большого количества железного колчедана.
Поверхностные заряды также были опробованы на этой скале в самом начале, в надежде, что, будучи помещенными в наиболее благоприятных положениях между острыми гребнями скалы, они смогут их сбить. Однако они, как и те, что применялись на «Тауэр Рок», полностью не дали заметного эффекта, даже когда содержали четыре и пятьсот фунтов лучшего спортивного пороха. Поэтому буровая машина была снова призвана на помощь, как и прежде, и использовалась непрерывно до завершения работы.
Из-за размеров этой скалы был принят другой план операций по ее удалению. Была выбрана одна сторона скалы, наиболее благоприятная для взрывных работ, и пробурен ряд шпуров параллельно краю, на расстоянии от него, равном глубине шпуров, которая была принята на 1 фут ниже требуемого уровня, 23 фута при среднем уровне отлива. После взрыва этих шпуров была пробурена новая линия шпуров параллельно предыдущей линии или «забою», оставленному взрывами, и они также были взорваны; затем третья линия и так далее, продвигаясь регулярно по скале, постоянно взрывая ее параллельными блоками, простирающимися вниз немного ниже требуемой глубины.
Преимущества этого способа работы заключались в том, что он позволял взрывам действовать в боковом направлении, в котором они были наиболее мощными; и скала после каждой серии взрывов оставалась с почти вертикальной стороной или «забоем», в котором наличие швов можно было легче обнаружить, а характер пластов наблюдать, чтобы можно было выбрать наиболее благоприятные положения для следующих взрывов.
Иногда воронки, следуя за пластами, уходили под низ или оставляли нависающий «забой», и в этом случае крупный заряд, помещенный под его выступающий край, обычно приводил к обрушению нависающей части, а иногда и к смещению крупных масс.
После того как скала была таким образом полностью взорвана поперек и до требуемой общей глубины, была проведена тщательная съемка, при этом промеры глубин брались линиями с интервалом от 5 до 10 футов и под прямым углом друг к другу, причем нижний конец промерного шеста устанавливался водолазом попеременно на самые высокие и самые низкие точки.
Эта съемка показала, что, хотя требуемая глубина была в целом достигнута, многие точки выступали над этим уровнем на расстояния от 2 до 14 дюймов.
Для их удаления снова были опробованы крупные поверхностные заряды, но с тем же неэффективным результатом. Их единственным эффектом было нагромождение песка и мелких обломков камня в нерегулярные валы на поверхности скалы. Поэтому в каждой из этих точек пришлось бурить небольшие шпуры, чтобы их взорвать. Это заняло гораздо больше времени, чем можно было разумно ожидать; так что только после двух месяцев затраченного труда все точки были окончательно доведены до требуемого уровня.
Препятствия в водотоках.
— Удаление препятствий из водотоков часто приводит к проведению большого количества подводных взрывных работ. Деревья, упавшие в поток, наиболее эффективно разрушаются зарядами пороха, подорванными детонацией. Успех операции, однако, будет в значительной степени зависеть от разумного размещения зарядов. Кирпичная кладка также может быть очень эффективно разрушена зарядами пороха. Но каменная кладка и глыбы скал могут быть более эффективно разрушены пироксилином, тонитом или динамитом. Для работ такого характера электрический подрыв предлагает большие преимущества, так как, помимо удобства, он позволяет взрывать несколько зарядов одновременно, что является условием, которое всегда благоприятно, а во многих случаях и существенно для успеха.
Следующий весьма интересный и поучительный отчет об удалении путем взрывания некоторых препятствий в определенных реках Индии представлен лейтенантом А. О. Грином, Королевские инженерные войска.
Рис. 51.
Рис. 52.
Большой рис. 52 (47 кБ)
Он, в компании с несколькими помощниками, выехал из Калькутты в Малду 8 апреля 1874 года, где на следующий день они начали работу над обломками большого местного судна, которое лежало на дереве посреди потока, как показано на рис. 51. Были произведены промеры глубин над этим деревом и вокруг него, которое, как оказалось, имело около 3 футов 6 дюймов в диаметре у основания. Поскольку порох, предназначенный для использования в этих операциях, не прибыл, были изготовлены три 5-фунтовых заряда пироксилина; предполагалось, что под 15-футовым напором воды их будет достаточно, чтобы переломить дерево пополам. Пироксилин был в форме спрессованных дисков диаметром 2 1/2 дюйма и толщиной 2 дюйма, каждый диск весил около 5 унций. Эти диски были засыпаны в жестяной цилиндр до уровня примерно 4 дюймов от верха. Электрический детонатор с присоединенными проводами, будучи надежно вставлен в отверстие в центре верхнего диска, пустое пространство сверху было заполнено сначала слоем опилок, а затем слоем пластичной глины, хорошо утрамбованной. Все это было затем закрашено, а верхний конец завязан в покрытие из вощеной ткани, отверстия, через которые проходили провода детонатора, были тщательно замазаны. Заряд, изготовленный таким образом, показан в разрезе на рис. 52. Он был подорван с помощью динамо-электрической машины.
Первый заряд произвел лишь небольшой эффект; второй не сработал из-за того, что корпус не был водонепроницаемым; третий заряд был более эффективным, так как он частично поднял дерево и судно из воды. Положения этих зарядов пироксилина обозначены кружками на рисунке. На следующий день два пороховых заряда, примерно по 70 фунтов каждый, были помещены под судно, эти заряды были привязаны водолазами к коряге. Эти заряды состояли просто из обычных масляных канистр, тщательно очищенных и окрашенных краской на основе сурика. Заливочное отверстие было закрыто деревянной пробкой, просверленной для пропуска проводов детонатора. Эта пробка после вставки была покрыта водонепроницаемым составом. Эффектом двух зарядов стало полное разрушение судна. Еще один заряд в 50 фунтов удалил дерево под ним. Положения этих пороховых зарядов обозначены квадратами на рис. 51.
Следующим встреченным препятствием была песчаная отмель, вызванная судном, которое разломилось пополам, а затем затонуло. Песок почти покрыл судно, так что работать было почти не с чем. Заряд в 80 фунтов (один крупный заряд считался предпочтительнее двух или трех мелких при избавлении от песка), помещенный близко к той части судна, которая была видна, сделал значительную воронку, а второй заряд в 80 фунтов был помещен в гораздо более благоприятном положении, так как почти все судно было удалено, за исключением частей носа и кормы, которые потребовали двух отдельных зарядов по 50 фунтов каждый, прежде чем они исчезли. Через полчаса вся песчаная отмель была смыта потоком, и над местом, где раньше песок был высоко и сухо над водой, стало от 3 до 4 футов воды. Удаление этого препятствия было опасным из-за близости судна к поверхности, вследствие чего сопротивление выбросу его частей через воздух было небольшим, а также из-за величины использованных зарядов. Если бы, однако, использовались малые заряды, более чем вероятно, что сделанные ими небольшие воронки слишком быстро заполнились бы снова, чтобы быть полезными для облегчения размещения в нужном положении последующих зарядов.
На следующий день большое дерево манго, около 4 футов 6 дюймов в диаметре, было уничтожено двумя 50-фунтовыми зарядами, которые разбили его на три части, легко удаляемые на берег.
Несколько дней спустя большой ствол дерева, около 3 футов в диаметре, был удален двумя 50-фунтовыми зарядами; но глубина воды над ним была настолько мала, что большая часть ствола была выброшена на значительное расстояние на берег. На следующий день большое дерево, которое образовало песчаную отмель, было очень успешно удалено зарядом в 50 фунтов, помещенным среди корней, так как считалось, что заряд меньше 50 фунтов не достиг бы цели. Напротив Касимпура судно было удалено зарядом в 50 фунтов, помещенным в центре вверх по течению, который полностью разрушил его, причем все части были вытащены на берег. В Мутья большое хлопковое дерево, древесина которого чрезвычайно твердая, было обнаружено со множеством крупных ветвей, выступающих из воды. Заряд в 70 фунтов, привязанный под деревом у основания ветвей, эффективно разрушил его, и все части были вытащены на сушу. В трех милях ниже по реке была предпринята попытка уничтожить другое большое хлопковое дерево аналогичным зарядом, но он только разбил его на три части, и потребовались еще два заряда по 50 фунтов каждый, чтобы эффективно очистить его. Это дерево было, если не сказать больше, немного крупнее предыдущего, т. е. от 3 до 4 футов в диаметре, и воды над ним было меньше.
Дальше группа наткнулась на скопление из трех или четырех деревьев с переплетенными ветвями, лежащих на песчаной отмели возле Алумпур-Далда; они были достаточно разрушены 70-фунтовым зарядом, чтобы сделать их легкими для удаления силами кули. Напротив деревни еще одна неудобная коряга в виде большого дерева, торчащего из 30 футов воды, была уничтожена путем привязывания 70-фунтового заряда у его основания. Заряда в 50 фунтов пороха под этим напором воды, или даже меньшего количества, могло быть достаточно, но так как работу нужно было выполнить быстро, не особо учитывали несколько фунтов пороха больше или меньше, при условии, что цель была достигнута. В Гомаштапуре большое дерево, с ветвями и всем остальным, было обнаружено в 25 футах воды, лежащее в русле под берегом. Течение здесь было значительным, и возникли некоторые трудности с размещением зарядов. Один заряд в 70 фунтов переломил дерево пополам; другой в 50 фунтов у основания ветвей разбил их; а еще один такого же веса избавился от корней. Ниже Гомаштапура большое дерево манго было разрушено 60 фунтами пороха. Немного дальше встретилась плохая бамбуковая коряга. Эти бамбуковые коряги, которые были просто корнями бамбука, возможно, с дюжиной или около того целых стеблей, доставили много хлопот. Рис. 53 дает представление о том, как выглядят эти коряги. Оказалось невозможным поместить заряд под эту, поэтому между бамбуком было проделано отверстие, и заряд в 70 фунтов был забит довольно глубоко в середину. Это очистило все и открыло канал.